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【转】【研究生精品课程】项目驱动让课程学习“研”起来 ——李晓瑜副教授在《数据分析与数据挖掘(英)》课程上的教改探索

发布时间:2021-04-26 08:47:41 发布者:学院办公室 作者:学院办公室转发 查看:550

编者按:为充分发挥精品课程的标杆示范作用,促进研究生课程质量进一步提升,研究生院自2018年启动了研究生精品课程建设工作,以公共基础课和各一级学科(类别)专业课为重点,充分结合国务院学位委员会学科评议组和全国专业学位研究生教育指导委员会编写的《研究生核心课程指南》,整体规划、分步实施,至2020年,经学院推荐、学校专家评审、研教指委审议通过,学校已立项了三批“精品课程”。新闻中心特开设【研究生精品课程】栏目,分享这些“精品课程”基于“价值塑造、能力培养、知识传授”三位一体的教育理念,从课程目标与定位、课程内容、教学和考核方式、课程特色和成效等方面总结梳理其经验心得,与师生读者共享。本期介绍亚博app安卓版下载李晓瑜副教授在《数据分析与数据挖掘》课程中的教改探索。

 

“我的英文其实不是很好,为了不让自己长期呆在舒适区荒废‘武功’,学院征集全英文授课教师时,我第一个报了名。”说这话时,亚博app安卓版下载副教授李晓瑜大大的眼睛扑闪扑闪,明亮的眼眸中尽是对教学工作的热爱。

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图 李晓瑜参加2019年美国百人会年会

“知道课程的定位和特点等之后,仿佛捏泥人,越到后面越清晰。”李晓瑜说,通过对项目驱动下教学的不断探求,课程不仅提升了学生对知识的理解和掌握,同时也锻炼了学生口头表达和团队协作能力,强化了研究生创新能力培养,让研究生课程学习真正“研”起来。

钻研创新:以“三驾马车”推进课程项目驱动

《数据分析与数据挖掘(英)》课程是面向全校研究生、博士研究生(包括留学生)开设的专业选修课,自2015年开课以来,主讲教师李晓瑜一直基于实际科研项目,围绕当下人工智能及量子科技相关的内容展开教学,不断改革课程设计,推行以解决实际问题为目标、以项目课题为支撑的实践教学活动,形成理论教学与专业实践有机结合的教学方式,广受学生欢迎。

行课过程中,根据课程体量与侧重点的不同,李晓瑜为课程匹配了“算法示例驱动、应用案例驱动、项目驱动”“ 三驾马车”, 实现课程的融会贯通。

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 图 基于决策树归纳的分类器示例

算法示例驱动,多涉及到某些数学推导或理论原型验证的小例子,如分类算法中基于决策树归纳的迭代二分器(ID3)和后来的C4.5,课程就采用AllElectronics例子中顾客是否可能购买计算机的示例,通过一个简单的决策树结构,给同学们演示清楚分类器分裂准则和选择分类属性的运用。

“这个例子体量小、轻便、直观,同学们课堂上马上就能理解和接受”,同时为了体现课程的统一性,李晓瑜采用不同的算法尽量用同一个例子进行展示的方法,让同学们从不同角度对一个数据集形成全面的认识。

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图 中国建筑西南设计研究院提供部分教学用GIS数据

应用案例驱动,涉及到各个经典算法的使用场景,对如事务型、数据库、时序型、时空型等不同的数据类型,课程中就会提供裁剪好的特定应用场景数据。

在介绍时空型数据时,李晓瑜就结合第二课堂,将中国建筑西南设计研究院提供的部分教学用数据展示给大家,同学们在课堂上自由组队,进行算法场景化的应用,得到了很好的锻炼。

谈到项目驱动对学生开展科研的深刻影响,李晓瑜对与四川省肿瘤医院合作的有关肺部医疗图像处理的一个课题项目印象深刻。

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图 围绕项目驱动,课题案例展示

她从整个项目要解决的关键问题入手,有针对性地引导中国学生与留学生以团队方式开展科学协作与分工,具体做法是一个小组负责获取数据源、整理图片(针对肺癌、肺结节),并协调医生给图片打标注、做标签;一组同学负责搭建整个实验的环境出来,在中间的核心算法部分,再有一组同学负责对整个算法作进一步的调研、筛选和实现。

经过这样的密切协作与项目开展中的深度融合,最终组内的每一位同学都接受了很好的研究训练,并在密切配合的过程中,加深了对项目的认识,并从彼此身上发现对方在科学研究上的闪光点,再通过相互学习,又促进更大的提升。

融通互助:推动中国学生与国际留学生相互“研”起来

李晓瑜回忆说,开课第一年学生非常多,涉及很多专业的同学,感到挑战特别大。

第一次写教学大纲时让李晓瑜特别痛苦,自己从网上查了很多资料,兼顾数据分析与数据挖掘的没有,没有特别合适的教材,因此花了很大功夫来做课程提纲与内容筛选。印象深刻的是,每晚备课都是凌晨1、2点,课件内容都是原创,一页一页自己做。

辛苦的付出换来了学生的交口称赞,2015年底,学生给出的评教认为课程主线清晰,内容很接当下的地气。虽然评教分数高,中国学生上纯英文课程其实吃力,又涉及专业英语,对听了以后再转换成自己就该问题思考的转换感到困难,很多学生建议中英文授课,但这样对留学生而言又有障碍。

对此李晓瑜适时做出改变,推动中国学生与国际留学生项目合作,让中外学生在相互了解、相互文化交融的过程中,开始学习团队协作做科研,为后续研究生阶段跟着导师从事科研奠定基础。

在课程内容上,中国学生与留学生分组搭配进行学习,并利用项目驱动进行融合,她鼓励大家在学术上“结对子”,互相交流借鉴,碰撞思维火花,这一举措很好地调动了学术研讨的氛围。

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图 配对小组做Presentation

语言的问题解决了,2017年又出现一个新的情况,因为选课是面向全校的,学英语、经管专业的同学完全没有编程、数据结构等的基础,因而对授课内容的深浅、授课面的把握上提出了新的挑战。

此时,李晓瑜想到除了人员融合、项目融合外,还要慢慢做到专业与文化的融合,让大家既从理性的角度、又从感性的角度进行思考,起到文理相互促进的作用。

在她的课堂上,不难见到外语专业的同学与中国研究生组合,将自然语言处理的技术发挥到极致;中国学生负责技术侧,国际留学生负责语言特征的提取和情感分析;经管专业的留学生与计算机专业的学生组合,概念迁移联邦学习算法等。

课程开设前三年就不断遇到挑战,乐观的李晓瑜摸石头过河,从多个角度、层面作出调整,如从原有的统一上课到增设第二课堂;从原有的交课后作业的大统一到开展项目驱动的小组学习;从原有的专业覆盖性强一些到由浅入深、由易到难,这样的过程之后,李晓瑜get到了教学的要点。

亦师亦友:换位思考,关爱学生零距离

40个学时的课程,怎么激发学生的学习兴趣?在人工智能、大数据时代,如何以数据驱动帮实际生活做更多的事情?

2018年开始,李晓瑜在教学中主动融入了课程思政的元素,同学们需要做的案例分析、数据分享等大都有中国背景,在李晓瑜看来,广义的课程思政是以一种人文情怀带动学生对事物的理解,有更好的包容的心态去学习,能将科技与文化融在一起,能把学习的知识技能与生活融在一起。

自身有过留学经历的晓瑜认为,对国际留学生,就是要降低文化冲突,把文化交融做进去,激励国际留学生更加勤奋好学,用爱架起国际交流的桥梁,她在实践教学中,也正是这样身体力行地开展着课程建设。

课堂上的晓瑜注重把时间放在知识传授、算法讲授上,增加论文阅读、文献调研、项目报告等方式,提升学生发现科学问题、寻找解决方案、理论实验验证、陈述个人观点等的科学素养和工程素养。课前课后及答疑中,她还投入了更多的精力开展不同国家间的文化交流,让上这门课的学生真正领略到中华文化的内涵和美。

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图 李晓瑜科学网博文关于留学生课程思政

“除了上课本身,也要在开展科学研究中积极融入到中国的学术氛围中,让课程成为一扇将我们的国际化教学、国际化科研展示出去的窗口。”李晓瑜说。

她的学生都知道,最后一次课往往是茶话会形式,老师常常给大家买很多好吃的,让每个同学在轻松愉悦的氛围中分享这门课程带给自己的改变,有同学当堂就热情澎湃地表示了自己的未来规划等。

上过这门课的同学们这样评价晓瑜的课堂,“李老师不只是传授算法知识,还帮助学生建立数据科学的思维方式,在这个全新的时代,用创新的数据思维,驱动学生做科研。”

来自数学科学学院的刘华是软件工程专业的研三学生,他颇有感触地说,“当我去听第一节课的时候,由于自己英文口语和听力的能力都有限,我开始焦虑,担心无法和留学生交流,担心听不懂。幸运的是老师总能让课堂氛围变得很活跃,并且每个知识点都尽量用很简单的语句表达,使得我们中国学生也能听懂。在课程中也会让我们选择自己感兴趣的课题,通过汇报的方式更勇敢、更自信地与留学生交流,这种方式不仅让我学到了专业知识,就连我的英语口语和听力也得到了极大的提升。”

“数据挖掘实践项目需要中国学生与外国学生合作完成一个数据挖掘课题,我们小组选择的是kaggle 的一个比赛,一方面锻炼了口语,另一方面也体验到了多个文化间软件开发的思维碰撞,有一种在国外就读和进行项目开发的感觉”,已毕业就职于中国电科五十四研究所的亚博app安卓版下载院友李赵宁回忆起该课程仍记忆犹新,“毕业后我主要从事信号情报层面的数据挖掘工作,当时课程中穿插的一些实际案例和技术对我从事数据挖掘工作非常有帮助,并且课堂合作、小组合作、观点陈述等都是全英文,也很好地锻炼了我英文文献阅读和口语表达的能力。

李晓瑜记得一位前辈曾说,一所好的大学培养的学生往往身上有一种时代使命感和家国情怀,她认为教师这个职业最重要的是要对学生有影响力,她说老师对学生而言就像是人生起笔的引导者,这一起笔很重要,这其实是一种格局,格局树好了,后面的修建就是优化,才能帮助学生把人生这幅画画好。

“见证学生成长进步的每一个时刻,就发现自己的生命被放大了,很有幸福感。”李晓瑜微笑着说。


编辑:罗莎  / 审核:罗莎  / 发布者:陈伟